基于ZigBee的物聯(lián)網(wǎng)養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

范慶宇，孫澤軍

（平頂山學(xué)院 信息工程學(xué)院，河南 平頂山 467000）

0 引 言

隨著科學(xué)技術(shù)與數(shù)字化水平的不斷發(fā)展和穩(wěn)步提高，以大數(shù)據(jù)、人工智能為基石，網(wǎng)絡(luò)由虛擬走向現(xiàn)實(shí)，連接世間萬(wàn)物，未來(lái)即是萬(wàn)物互聯(lián)的智能時(shí)代，中國(guó)的養(yǎng)殖場(chǎng)也向著智能化、信息化的方向快速發(fā)展[1]。智能化養(yǎng)殖場(chǎng)能夠有效地減少環(huán)境對(duì)禽畜造成的影響，減少人為管理，降低經(jīng)濟(jì)損失，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，從而帶來(lái)更大的利潤(rùn)[2]。以往養(yǎng)殖場(chǎng)存在需要的勞動(dòng)力過(guò)多、人為經(jīng)驗(yàn)控制環(huán)境、異常情況處理滯后、成本高和效率低等缺點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖場(chǎng)更好地發(fā)展[3]，本文提出了一種基于ZigBee的物聯(lián)網(wǎng)養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。

本系統(tǒng)結(jié)合現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和ZigBee無(wú)線通信技術(shù)建立養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境智能監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，將物聯(lián)網(wǎng)智能化感知、無(wú)線通信和控制系統(tǒng)與禽畜養(yǎng)殖業(yè)結(jié)合起來(lái)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)感知環(huán)境和禽畜活動(dòng)的變化，并自動(dòng)做出相應(yīng)的措施來(lái)控制或調(diào)整養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)部環(huán)境[4]。系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集部分、控制部分、安全報(bào)警部分組成[5]；由數(shù)據(jù)終端和多個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)組成，采集點(diǎn)檢測(cè)養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)某處溫度、濕度、空氣質(zhì)量、光照、沼氣濃度及相關(guān)參數(shù)。各采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)通過(guò)基于ZigBee構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絑igBee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，該協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)監(jiān)視各個(gè)采集點(diǎn)參數(shù)數(shù)值，若超出預(yù)設(shè)的閾值則啟動(dòng)對(duì)應(yīng)控制模塊工作，若超出警告值則會(huì)報(bào)警并立即通知養(yǎng)殖戶[6]。另外，路由節(jié)點(diǎn)通過(guò)ESP8266模塊和TCP協(xié)議將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳到服務(wù)器，用戶可以遠(yuǎn)程查看養(yǎng)殖場(chǎng)的各個(gè)環(huán)境參數(shù)并調(diào)節(jié)閾值，從而達(dá)到對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境的監(jiān)測(cè)和智能控制的目的。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于該系統(tǒng)的底層感知系統(tǒng)是由多個(gè)CC2530板構(gòu)成的，所以終端節(jié)點(diǎn)與協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)之間的通信須使用ZigBee協(xié)議[7]。ZigBee 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有星型網(wǎng)、樹(shù)狀網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)。其中星型網(wǎng)絡(luò)是最簡(jiǎn)單的一種，以一個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)為組網(wǎng)核心，將周圍的終端節(jié)點(diǎn)連接到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)上。在本系統(tǒng)中使用ZigBee的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，各終端節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器連接構(gòu)成星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。協(xié)調(diào)器與上位機(jī)之間的通信使用WiFi方式連接，選擇TCP協(xié)議作為協(xié)調(diào)器與上位機(jī)之間的通信協(xié)議[8]。將ESP8266配置為TCP Client模式，設(shè)置IP地址和端口號(hào)即可與云服務(wù)器建立鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，提高系統(tǒng)的便捷性。其系統(tǒng)整體的框架如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體的框架圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要是由上位機(jī)（智能終端設(shè)備和OneNET服務(wù)器）、下位機(jī)（ZigBee組網(wǎng)）兩個(gè)部分組成[9]。其中上位機(jī)利用OneNET作為數(shù)據(jù)信息的顯示、保存和處理的平臺(tái)；下位機(jī)由采用ZigBee的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和其他一些專業(yè)傳感器組成，主要負(fù)責(zé)獲取、收集和傳輸養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境的數(shù)據(jù)。下位機(jī)可以由上位機(jī)控制；上位機(jī)和下位機(jī)之間的通信采用即時(shí)通信協(xié)議TCP保證數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、穩(wěn)定、高效地上傳到OneNET服務(wù)器。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

2.2 系統(tǒng)硬件基本結(jié)構(gòu)

各終端節(jié)點(diǎn)與協(xié)調(diào)器連接構(gòu)成星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，中心為協(xié)調(diào)器，周圍是終端節(jié)點(diǎn)。協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)上傳；而終端節(jié)點(diǎn)上連接相應(yīng)的傳感器、繼電器和相關(guān)的控制模塊，負(fù)責(zé)養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)環(huán)境參數(shù)的采集。

（1）協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)

協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)在WSN中作用非常重要，是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它的作用是在上位機(jī)和下位機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，在網(wǎng)絡(luò)中起到紐帶的作用；并控制ZigBee網(wǎng)絡(luò)中其他終端節(jié)點(diǎn)的工作，收集各終端節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)到的養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)；同時(shí)也可以接收上位機(jī)的數(shù)據(jù)，將上位機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送給終端節(jié)點(diǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制。在本系統(tǒng)中，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)采用帶有ESP8266模塊的CC2530主板，與其他終端節(jié)點(diǎn)相比多了一個(gè)ESP8266模塊。本系統(tǒng)的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)實(shí)物圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)實(shí)物圖

（2）終端節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)

終端節(jié)點(diǎn)是WSN的最小單位，它的組成結(jié)構(gòu)主要有傳感器模塊、無(wú)線收發(fā)器、電源模塊、射頻模塊和處理器。它有兩個(gè)功能：第一是負(fù)責(zé)將監(jiān)測(cè)的環(huán)境數(shù)據(jù)傳遞給協(xié)調(diào)器；第二是接收協(xié)調(diào)器的數(shù)據(jù)，從而執(zhí)行一些操作。結(jié)合本系統(tǒng)工作場(chǎng)景并考慮到成本，系統(tǒng)選擇CC2530芯片，它能為系統(tǒng)提供控制器和ZigBee射頻模塊，并且功耗非常低，也降低了后期維護(hù)成本。

2.3 系統(tǒng)通信協(xié)議設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，在系統(tǒng)中不同設(shè)備之間要想實(shí)現(xiàn)理想的通信就必須設(shè)計(jì)出合理的通信協(xié)議。由于系統(tǒng)中ZigBee組網(wǎng)通信是本智能系統(tǒng)中最重要的紐帶環(huán)節(jié)，上連接協(xié)調(diào)器，下連接養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的終端數(shù)據(jù)采集傳感節(jié)點(diǎn)。因此，在ZigBee 組網(wǎng)協(xié)議中需設(shè)計(jì)的重要通信協(xié)議有：協(xié)調(diào)器與終端節(jié)點(diǎn)發(fā)出的指令數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)見(jiàn)表1所列，其數(shù)據(jù)見(jiàn)表2所列；ZigBee返回指令數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)見(jiàn)表3所列；協(xié)調(diào)器與養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境傳感器之間的通信數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)見(jiàn)表4所列；ZigBee網(wǎng)關(guān)與OneNET服務(wù)器之間的通信協(xié)議見(jiàn)表5所列。

表1 終端發(fā)出指令數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

表2 終端發(fā)出指令數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中功能位指令的詳解

表3 ZigBee返回指令數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

表4 ZigBee協(xié)調(diào)器與傳感器節(jié)點(diǎn)間通信數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

表5 ZigBee協(xié)調(diào)器與OneNET的通信協(xié)議

2.4 主控模塊設(shè)計(jì)

主控模塊是系統(tǒng)的核心部件，其使用的是CC2530芯片，CC2530結(jié)合了業(yè)界領(lǐng)先的RF收發(fā)器、標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051 CPU、8 KB RAM，具有系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存以及許多其他強(qiáng)大的功能，其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。ZigBee的技術(shù)特性決定它將是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的最好選擇，可廣泛用于物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)控制和監(jiān)視等諸多領(lǐng)域。CC2530具有不同的運(yùn)行模式，使得它尤其適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)，運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間短，進(jìn)一步確保了低能源消耗。其核心板原理如圖4所示。

圖4 ZigBee核心板原理圖

2.5 感知節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

（1）WiFi無(wú)線通信模塊—ESP8266

ESP8266芯片是面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的高性價(jià)比、高集成度的WiFi MCU，內(nèi)置超低功耗Tensilica L106 32位 RISC 處理器，CPU時(shí)鐘速度最高可達(dá)160 MHz，支持實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) （RTOS）和WiFi協(xié)議棧，可將高達(dá)80%的處理能力留給應(yīng)用編程和開(kāi)發(fā)。高集成度、性能穩(wěn)定、工作溫度范圍大，且能夠保持穩(wěn)定的性能；具有標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)接口、天線開(kāi)關(guān)、射頻BALUN、功率器、低噪放大器、過(guò)濾器和電源管理模塊；具有低功耗的特點(diǎn)，適用于可穿戴電子產(chǎn)品和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

（2）溫濕度傳感器—DHT11

DHT11是一款集溫度測(cè)量和濕度測(cè)量于一體的復(fù)合型傳感器。傳感器中測(cè)溫模塊使用了NTC測(cè)溫元件，測(cè)濕模塊采用了電阻式感濕元件，其內(nèi)部還包括一個(gè)8位單片機(jī)；它的輸出為數(shù)字型，無(wú)須再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并且數(shù)字在輸出時(shí)已經(jīng)修正過(guò)，可供用戶直接讀取。實(shí)驗(yàn)證明，該產(chǎn)品有可靠性高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)、功耗小等特點(diǎn)，滿足養(yǎng)殖場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的要求。該產(chǎn)品體積小、價(jià)格便宜、連接方便，能夠降低室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的整體造價(jià)，便于市場(chǎng)推廣。

（3）光照傳感器—GY-302

GY-302模塊是一款基于I2C通信的16 b的數(shù)字型傳感器。模塊主要是以BH1750數(shù)字型光強(qiáng)感應(yīng)芯片為核心，還包括一些外圍驅(qū)動(dòng)電路。BH1750是一款內(nèi)部集成了光電轉(zhuǎn)換、ADC轉(zhuǎn)換、I2C信號(hào)轉(zhuǎn)換等電路的芯片，BH1750內(nèi)部簡(jiǎn)要框圖如圖5所示，省去了復(fù)雜信號(hào)處理電路，又能保持良好的穩(wěn)定性并節(jié)省空間。該芯片內(nèi)部電路主要分為4部分：

圖5 BH1750內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

①光敏二極管：導(dǎo)通電流隨著光強(qiáng)的變化而變化。

②I/V轉(zhuǎn)換電路：主要是將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。

③ADC轉(zhuǎn)換電路：將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，分辨率為16 b。

④I2C邏輯電路：主要是將光強(qiáng)數(shù)據(jù)打包成I標(biāo)準(zhǔn)的I2C通信信號(hào)。

（4）甲烷傳感器模塊—MQ-4

MQ-4氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫。當(dāng)傳感器周圍存在可燃?xì)怏w時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨著空氣中的可燃?xì)怏w濃度的增大而增大。該傳感器模塊對(duì)甲烷（沼氣的主要成分）的靈敏度高，對(duì)丙烷、丁烷也有較好的靈敏度，是一款低成本易用的傳感器。MQ-4靈敏度特征曲線[1]如圖6所示；MQ-4型元件溫度特征[2]如圖7所示。

圖6 MQ-4靈敏度特征曲線

圖7 MQ-4型元件溫度特征圖

圖中縱坐標(biāo)是傳感器的電阻比（Rs/Ro）；Rs表示在含1 000 ppm甲烷、不同溫/濕度下傳感器的電阻值；Ro表示在含1 000 ppm甲烷、20 ℃/65%RH環(huán)境下傳感器的電阻值。

3 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境智能監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可分為兩部分：ZigBee網(wǎng)絡(luò)和OneNET云服務(wù)器。ZigBee網(wǎng)絡(luò)是由協(xié)調(diào)器和終端節(jié)點(diǎn)兩部分組成。協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)收集、匯總和處理多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)采集的養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)，并將實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù)上傳到OneNET服務(wù)器以供遠(yuǎn)程查看。此外，養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境出現(xiàn)異常時(shí)，協(xié)調(diào)器的LCD屏上會(huì)顯示養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)異常的警報(bào)信息；協(xié)調(diào)器還會(huì)向終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送指令控制對(duì)應(yīng)的功能模塊工作，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)控制養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境。OneNET云服務(wù)器主要負(fù)責(zé)接收由ZigBee協(xié)調(diào)器上傳的數(shù)據(jù)，把接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和保存并以人性化圖形進(jìn)行顯示，以便于管理員觀察養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)并管理養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境。系統(tǒng)軟件總體流程如圖8所示。

圖8 系統(tǒng)軟件總體流程

3.2 養(yǎng)殖場(chǎng)終端節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)感知系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

傳感器節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)如下：

（1）溫濕度傳感器程序設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用DHT11作為溫濕度傳感器，通過(guò)單總線的通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。將主控模塊CC2530作為主機(jī)，DHT11 溫濕度傳感器模塊作為從機(jī)，系統(tǒng)將采用這種主從形式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。采用DHT11進(jìn)行溫濕度測(cè)量的步驟如圖9所示。

圖9 溫濕度傳感器模塊工作流程

（2）光照傳感器程序設(shè)計(jì)

GY-302數(shù)字光強(qiáng)模塊采用的芯片是BH1750，它支持I2C總線方式通信。首先在CC2530中定義兩個(gè)端口，分別為串行數(shù)據(jù)線和串行時(shí)鐘線；通過(guò)CC2530中的這兩個(gè)I/O端口模擬I2C總線的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議進(jìn)行光照度信息數(shù)據(jù)的采集。GY-302光照傳感器模塊工作流程如圖10所示。

圖10 光照傳感器模塊工作流程

（3）沼氣傳感器程序設(shè)計(jì)

因本系統(tǒng)檢測(cè)的氣體對(duì)象是牲畜糞便發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣，主要成分是甲烷，所以選用MQ-4氣體傳感器[10]。該傳感器輸出的信號(hào)都是原始的模擬電壓信號(hào)，須通過(guò)CC2530主控模塊的ADC模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并輸出模擬電壓對(duì)應(yīng)的數(shù)字值。沼氣傳感器工作流程如圖11所示。

圖11 沼氣傳感器模塊工作流程

3.3 控制節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)中的控制節(jié)點(diǎn)主要包括燈光控制、排氣扇控制和水泵控制。協(xié)調(diào)器將各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)與養(yǎng)殖場(chǎng)管理員設(shè)定的范圍進(jìn)行比較；當(dāng)有某個(gè)環(huán)境條件不滿足要求時(shí)，將向控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制指令。為了使控制節(jié)點(diǎn)能夠準(zhǔn)確高效地解析所接收的消息，有效執(zhí)行協(xié)調(diào)器發(fā)送的控制指令，使用表5針對(duì)ZigBee協(xié)調(diào)器與終端節(jié)點(diǎn)之間的通信設(shè)計(jì)的協(xié)議?？刂乒?jié)點(diǎn)的工作流程如圖12所示。

圖12 控制節(jié)點(diǎn)的工作流程

3.4 OneNET云端

本系統(tǒng)的上位機(jī)使用OneNET服務(wù)器，通過(guò)該服務(wù)器系統(tǒng)可將從下位機(jī)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)保存和云端網(wǎng)頁(yè)顯示，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖場(chǎng)相關(guān)環(huán)境信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)和歷史查詢等功能。如圖13為養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)瀏覽界面；圖14為可以直觀查詢到的某天某時(shí)的環(huán)境信息歷史曲線圖。同時(shí)，還可以對(duì)環(huán)境參數(shù)閾值范圍進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到某一環(huán)境參數(shù)超出正常范圍時(shí)，會(huì)發(fā)出警報(bào)并自動(dòng)向下位機(jī)發(fā)送相應(yīng)的控制指令[11]。

圖13 養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)瀏覽界面

圖14 養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境濕度折線圖

3.5 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)處理

協(xié)調(diào)器的主要任務(wù)是處理接收的數(shù)據(jù)并發(fā)送至OneNET服務(wù)器顯示和存儲(chǔ)。在系統(tǒng)中協(xié)調(diào)器通過(guò)ESP8266模塊利用WiFi與云服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，所以在程序中需要利用TCP協(xié)議進(jìn)行通信。因此，在程序中需配置ESP8266模塊的工作模式和連接協(xié)議，還需要將OneNET平臺(tái)產(chǎn)品的APIKE、OneNET平臺(tái)設(shè)備ID、本地?zé)o線局域網(wǎng)的SSID和PASSWORD一并寫(xiě)入程序并燒錄到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)中。

4 系統(tǒng)調(diào)試與功能測(cè)試

本系統(tǒng)通過(guò)模擬真實(shí)養(yǎng)殖場(chǎng)的環(huán)境，從對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)單一環(huán)境參數(shù)的機(jī)械式控制到多個(gè)環(huán)境參數(shù)的智能控制。力爭(zhēng)構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單便捷、穩(wěn)定可靠的養(yǎng)殖場(chǎng)控制系統(tǒng)，以促進(jìn)國(guó)家的養(yǎng)殖業(yè)向著高效率、智能化、信息化的方向快速發(fā)展為原則。系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程嚴(yán)格按照軟件工程學(xué)的方法進(jìn)行，最終實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)智能家居監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行多種環(huán)境測(cè)試，了解和保證系統(tǒng)的質(zhì)量，提升系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)硬件測(cè)試如圖15所示。

圖15 系統(tǒng)硬件測(cè)試圖

5 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)傳統(tǒng)養(yǎng)殖場(chǎng)智能化程度不高和須根據(jù)人為經(jīng)驗(yàn)控制環(huán)境等問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于物聯(lián)網(wǎng)的養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境智能監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)， 系統(tǒng)由數(shù)據(jù)終端和多個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)組成。采集點(diǎn)負(fù)責(zé)檢測(cè)養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)某處溫度、濕度、空氣質(zhì)量、光照、沼氣濃度及相關(guān)參數(shù)[12]。各采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)通過(guò)基于ZigBee構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絑igBee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，該協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)監(jiān)視各個(gè)采集點(diǎn)參數(shù)數(shù)值，若超出預(yù)設(shè)的閾值則啟動(dòng)對(duì)應(yīng)控制模塊工作，若超出警告值則會(huì)報(bào)警并立即通知養(yǎng)殖戶。

另外，路由節(jié)點(diǎn)通過(guò)ESP8266模塊接入互聯(lián)網(wǎng)，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)TCP協(xié)議上傳到服務(wù)器，用戶可以遠(yuǎn)程查看養(yǎng)殖場(chǎng)的各個(gè)環(huán)境參數(shù)并調(diào)節(jié)閾值，從而達(dá)到養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境的監(jiān)測(cè)和智能控制，有效地提高養(yǎng)殖效率，并且可以為研究智能化養(yǎng)殖提供重要的數(shù)據(jù)。